分层型水库暴雨潜流诱导内外源耦合铁锰污染

汛期暴雨径流入库过程含大量污染物的入流在水库水体密度分层的影响下,以层间流或底部潜流的形式进入库区,对水体、沉积物环境及污染物形态分布产生显著影响,并诱发了外源输汇入-内源加剧的耦合污染.本研究以西安金盆水库为例,对汛期暴雨径流潜流过程水质及沉积物进行了监测,探究潜流内外源耦合污染条件下的水质响应.结果表明:暴雨径流潜流过程,大量颗粒态污染物随径流潜入库区,潜流层浊度由15 NTU增加至274 NTU;铁、锰含量由0.19 mg·L^(-1)和0.03 mg·L^(-1)突增至4.93 mg·L^(-1)和0.17 mg·L^(-1),其中汇入后颗粒态铁锰占比分别为90.5%和96.7%.潜流入库过程同时对金盆水库水体热分层产生显著影响,其中表层水体由21.21℃降低至17.74℃,潜流层温度由9.99℃上升至13.36℃,等温层厚度由10 m降低至5 m,等温层以上水体温差由11.22℃降至4.38℃;潜流携带颗粒态污染物显著增强了底部水体厌氧环境.颗粒态污染物的沉降对表层沉积物污染分布产生显著影响,并加剧了还原性铁锰释放通量:表层沉积物中总铁总锰含量分别由15.25 g·kg^(-1)增长至21.09 g·kg^(-1)和0.94 g·kg^(-1)增长至0.97 g·kg^(-1).新形成的表层沉积物中可交换态占比由14.7%~23.0%升至21.6%~26.1%;表层沉积物中铁锰释放通量分别由0.170 mg·m^(-2)·d^(-1)和5.149 mg·m^(-2)·d^(-1)增长至0.889 mg·m^(-2)·d^(-1)和19.228 mg·m^(-2)·d^(-1).在内外源耦合污染条件下导致水质恶化迅速且持久,同时促进沉积物内源释放,增加水体二次污染风险,因此降低水中颗粒物浓度和提高底部溶解氧是汛期水质保障的关键措施.

暴雨径流对水源水库细菌群落结构和代谢活性及水质的影响

为探究汛期暴雨径流入库对水库细菌代谢活性及水质的影响,以金盆水库为研究地点,采用三维荧光光谱-平行因子分析法、高通量DNA测序技术和Biolog技术分析金盆水库径流3个时期(径流前、径流中和径流后一个月)的有机质、细菌群落组成和微生物代谢活性变化.结果表明,径流入库后,水体温度降低,水体中层溶解氧显著提高,形成中层水体好氧低温,底层厌氧低温的状态.总氮、总磷、有机质浓度和浊度在径流期间都大幅提升,一个月后有所下降,但没有恢复到径流前的浓度.径流期间,变形菌门和拟杆菌门占比显著提高,二者相对丰度之和占细菌群落的63.6%.细菌代谢活性也高于径流前,且在一个月后,细菌种群结构并没有恢复到径流前,细菌代谢活性仍保持较高水平.